Се-го-дняш-неї за-ня-тя яв-ля-ет-ся за-вер-ша-ю-щим в темі «Раз-лич-ні спо-со-б теп ло пе-ре-да -чи », по-це-му зро-ла-му його обоб-ща-ю-щим і про-су-дим раз-лич-ні спо-со-б теп-ло-пе-ре-да-чи в при-ро-де і тих-ні-ке і їх осо-бен-но-сті на кон-крет-них при-ме-рах.
Важливо по-ні-мати, що про-цес-си теп-ло-пе-ре-да-чи в при-ро-де про-ис-хо-дять неодмінно-рив-но, і ми можемо їх на-блю -Дати по-все-місць-но в окру-жа-ю-щем нас світі, про що ми се-рік-ня і по-го-во-рим. Вспом-ним спо-со-б теп-ло-пе-ре-да-чи:
2. Отримання пара изо льда при нагріванні
При-мер 1. За-лу-че-ня пара изо льда при на-греко-ва-ванні. Як і ме-стим в ка-стрю-лю лід при тим-пе-ра-ту-ре нижче 0 ° С і поч-ньому її на-греко-вать, за-пі-шем про-ис-хо-дя- щие при цьому про-цес-си і вка-жем най-бо-леї ак-тив-но про-яв-ля-ю-щие себе спо-со-б теп ло пе-ре-да-чи на каж -дом з ця-пов на-греко-ва. Ми, ко-неп-но, по-ні-ма-ем, що по-сле-до-ва-тель-ність пе-ре-хо-дів аг-ре-гат-них со-сто-я-ний ве -ще-ства при цьому буде ви-гля-діти, як на ри-сун-ке 1, але рас-пі-шем їх по-по-дроб-неї.
1. На-греко-ва-ня льоду до тем-пе-ра-ту-ри плав-ле-ня 0 ° С. Ос-нов-ву роль иг-ра-ет яв-ле-ня теп ло про-вод-но-сті, т. К. Лід - твер-ДОЕ тіло.
2. Плав-ле-ня льоду при тим-пе-ра-ту-ре 0 ° С, тим-пе-ра-ту-ра не мен-ня-ет-ся до того мо-мен-ту ча-ме ні, поки весь лід не рас-та-ет. Ос-нов-ву роль иг-ра-ет, по-преж-ні-му, яв-ле-ня теп ло про-вод-но-сті.
3. На-греко-ва-ня води, об-ра-зо-ван-ної з льоду, від тем-пе-ра-ту-ри 0 ° С до. У цьому про-цес-се і у всіх по-сле-ду-ю-чих ос-нов-ву роль иг-ра-ет вже кон-век-ція, як більш еф-ФЕК-тив-ний спо-соб теп -ло-пе-ре-да-чи в жид-ко-стях і газах.
4. Кі-пе-ня води і про-ра-зо-ва-ня пара при. Тим-пе-ра-ту-ра на про-тя-же-ванні цього про-цес-са теж не ме-ня-ет-ся. В про-цес-се ки-пе-ня яв-ле-ня кон-век-ції, по-жа-луй, про-яв-ля-ет себе найяскравішим об-ра-зом, т. К. Навіть Нево -ору-дружин-ним гла-зом можна на-блю-дати про-цес-си по-сто-ян-но-го есте-ного-но-го пе-ре-ме-ши-ва-ня ки-пя -щей води.
5. На-греко-ва-ня пара від тем-пе-ра-ту-ри і вище.
3. Освіта зернистих плям на поверхні сонця
Мал. 2. Зер-ні-зграя по-верх-ність Солн-ца
Струк-ту-ру Солн-ца можна раз-де-лити на неяк-до так на-зи-ва-е-мих верств, один з ко-то-яких на-хо-дить-ся вб-ли-зи по -верх-но-сті і на-зи-ва-ет-ся кон-век-тив-ної зоною (див. Рис. 3).
Мал. 3. Стро-е-ня Солн-ца
За на-зва-нию цього шару вже можна до-га-дати-ся, що в ньому про-ис-хо-дить про-процес кон-век-ції: з одного сто-ро-ни, ве-ще-ство фо-то-сфе-ри, охла-джу-ясь на по-верх-но-сті, по-гру-жа-ет-ся вглиб кон-век-тив-ної зони, з дру-гой сто-ро-ни , ве-ще-ство в ниж-ній частині по-лу-ча-ет з-лу-че-ня із зони лу-че-по-го пе-ре-но-са і під-ні-ма-ет- ся на-верх. Вер-ши-на-ми ж кон-век-тив-них по-то-ков яв-ля-ють-ся рів-но-сті на по-верх-но-сті Солн-ца, ко-то-які ми можемо ви-діти на фо-то-гра-фі-ях у вигляді зер-ні-сто-сти.
Таким об-ра-зом, можна про-ве-сти неко-то-рую ана-ло-енергію між про-цес-са-ми кос-ми чого ско-го мас-шта-ба і обик-но вен-ним ки-пе-ні-ем води в ка-стрю-ле.
4. Процес утворення вітру
Мал. 4. Про-цес об-ра-зо-ва-ня вітру.
За-пик-да-ють-ся по-то-ки вітру, як пра-ви-ло, вб-ли-зи по-до-е-мов, і, пре-жде всього, це яв-ле-ня свя -за-но з раз-лич-ної теп-ло-про-вод-но-стю води і землі (суші). Об-ра-зо-ва-ня вітру яв-ля-ет собою цикл з двох ча-стей:
1. Днем вода на-греко-ва-ет-ся мед-льон-но, а суша по-лу-ча-ет тепло шви-реї, тобто віз-дух над водою більш хо-лод-ний, його пліт-ність і давши-ле-ня вище, ніж над сушею, і вітер на-чи-на-ет дути в сто-ро-ну суші через про- ра-зо-вав-шей-ся раз-но-сті давши-ле-ний.
2. Вночі ж, коли суша все через ту ж раз-но-сті в свій ствах теп-ло-про-вод-но-сті ости-ва-ет шви-реї, ніж вода, вітер на-чи- на-ет дути в про-рат-ву сто-ро-ну - з суші на по-до-му.
5. Явище виникнення тяги в комині
Опрі-де-ле-ня. Тяга - це есте-ного-ний при-ток воз-ду-ха. З по-ня-ти третьому тяги зустрів ча-ють-ся, глав-ним об-ра-зом, при рас-смот-ре-ванні кон-струк-ції і прин-ци-па ра-бо-ти печ-ної труби (див. Рис. 5).
Мал. 5. Кон-струк-ція печ-ної труби. Схема віз-ник-но-ве-ня тяги
Важ-ней-шим еле-мен-том печі яв-ля-ет-ся ди-мо-вая труба (3), імен-но вона забезпе-печі-ва-ет дві-же-ня кон-століття- тив-них по-то-ков, ко-то-які і з-зда-ють тягу. В об-ла-сти топки (2) горить полум'я і разо-греко-ва-ет віз-дух, у ко-то-ро-го змен-ша ет ся пліт-ність, і він по за-ко- ну Ар-хі-ме-да на-чи-на-ет устрем-лять-ся вгору по трубі. Та про-ласть, з ко-то-рій разо-греко-тий воз-дух почав дві-же-ня вгору, долж-на на-пів-нить-ся хо-лод-ним віз-ду-хом, ко то-рий по-сту-па-ет ззовні печі через те-поч-ву двер-цу (1). Таким об-ра-зом, про-процес кон-век-тив-ної цир-ку-ля-ції віз-ду-ха - відтік теп-ло-го з труби і при-ток хо-лод-но-го з кому-на-ти - і про-ра-зу-ет тягу.
Ін-ті-рес-но за-ме-тить, що сила тяги за ві сит від мно-гих па-ра-мет-рів кон-струк-ції печі, але най-бо-леї силь-ним про- ра-зом - від довжини і ма-те-ри-а-ла труби. На-прі-мер, якщо ис-поль-зу-ет-ся ж-лез-ва труба, як на ри-сун-ке 6, то тяга буде не такий силь-ної, т. К. Воз-дух успе- ет від-дати своє тепло трубі в про-цес-се под-ема, ости-ні, та кон-век-тив-ний потік за-мед-літ-ся. У кир-піч-ної же трубі (див. Рис. 7), теп ло про-вод-ність до то рій зна-чи-тель-но мен-ше ж-лез-ний, воз-дух прак -ти-че-скі НЕ буде успе-вать ости-вать, і ско-кість кон-век-тив-но-го по-то-ка па-дати не буде, т. е. тяга буде силь-неї.
Віз-ні-ка-ет по-прос, як же прист-ен тер-мос, що він забезпе-пе-чи-ва-ет тер-мо-з-ля-цію від окру-жа-ю-щей середовища тих про-дук-тов, ко-то-які в ньому на-хо-дять-ся. Ін-ті-рес-но, що кон-струк-ція тер-мо-са перед- по-ла-га-ет огра-ні-чо-ня ак-тив-но-сті всіх про-цес-сов теп- ло-пе-ре-да-чи, ко-то-які можуть про-ис-хо-дить між його со-дер-жи-мим і окру-жа-ю-щей сре-дою. Для зруч-ства изоб-ра-зим при-мер-ву схему кон-струк-ції тер-мо-са на ри-сун-ке 9.
Однією з ос-нов-них ча-стей тер-мо-са яв-ля-ет-ся стек-лян-ва колба (іно-гда же-лез-ва), ко-то-раю має двой-ву струк ту-ру (колба в колбі), і між її сте-нок від-ка-чи-ва-ет-ся віз-дух до со-зда-вання до-ста-точ-но силь-но-го ва-ку -у-ма. Така кон-струк-ція колби поз-по-ля-ет прак-ти-че-скі пів-но-стю огра-дить її со-дер-жи-моє від теп ло об-ме-на з навко- жа-ю-щей сре-дою по-середовищ-ством теп-ло-про-вод-но-сті, т. к. в ва-ку-у-ме прак-ти-че-скі пів-но-стю від -сут-ству-ет ве-ще-ство, що не дає мож-ли-во-сті еф-ФЕК-тив-но про-ис-хо-дить цим теп ло об-мен-ним про-цес- сам.
Для ще біль-ше-го еф-ФЕК-та теп-ло-з-ля-ції кон-струк-ція колби в тер-мо-се перед-гля-ри-ва-ет огра-ні-чо-ня про -цес-са по-ті-ри тепла шляхом з-лу-че-ня. Для цього внут-рен-ня по-верх-ність колби по-кри-ва-ет-ся тон-ким шаром олова (рідше се-дит-ра), що де-ла-ет її зер-каль-ний і не дає з-лу-че-ня по-ки-нути внут-рен-неї про-країн-ство колби.
Мал. 9. Кон-струк-ція тер-мо-са
До-пол-ні-тель-ву з-ля-цію від теп-ло-про-вод-но-сті забезпе-пе-чи-ва-ет і ма-те-ри-ал фу-тля-ра (кор -пу-са), ко-то-рий в першу оче-редь несе за-щит-ву функ-цію і не поз-по-ля-ет колбі раз-бити-ся, і про-шар-ка віз-ду -ха між фу-тля-ром і на-руж-ної стін-кою колби, до то раю об-ла-да-ет до-ста-точ-но пло-хи-ми свій-ства-ми теп- ло-про-вод-но-сті.
Глав-ним уяз-ві-мим ме-стом для витекти-ки тепла в тер-мо-се яв-ля-ет-ся його гір-ло-ві-на, по-це-му кон-струк-ції його дахів -ки уде-ля-ють від-дель-ве вни-ма-ня. Дахів-ка тер-мо-са, як пра-ви-ло, з-сто-ит з ре-зи-но-вої проб-ки, ко-то-раю пліт-но при-ле-га-ет до гір -ло-вини при за-кри-ва-ванні, і по-ри-сто-го ма-те-ри-а-ла, рас-по-ло-дружин-но-го внут-ри її кор-пу са, ко-то-рий забезпе-пе-чи-ва-ет до-пол-ні-тель-ву теп ло з-ля-цію.
На при-ве-ден-них при-ме-рах ми з вами рас-смот-ре-ли про-яв-ле-ня раз-лич-них спо-со-бов теп-ло-пе-ре-да- чи в при-ро-де, а також при-ме-ні-ня і навіть спо-со-б борь-б з ними в тих-ні-ке. На сле-ду-ю-щем уроці ми вве-дем по-ня-буття, з по-мо-гою ко-то-ро-го ми будемо в даль-ней-шем через ме-рять об'єк-е-ми теп ло вої енер-гии - ко-ли-че-ство теп-ло-ти.